对于触觉表面测量技术存在局限性的应用场景，人们已开发出非接触式光学仪器来克服这些局限。特别是随着计算能力的提升，这些方法能够快速且高分辨率地提供表面信息。
色差共焦探针、白光干涉测量、焦距变化法或共焦法等表面测量技术是最常见的例子。每种技术都有其优缺点。
色散共聚焦探针技术
作为一种光学方法，色差共焦探测与测针式轮廓仪最为相似。 通过借助横向平移的载物台扫描点式传感器来获取表面数据，与接触式方法一样，扫描轮廓的长度仅受载物台位移的限制。这种配置能够追踪复杂形状，甚至可以测量圆形轮廓。不过，该方法在时间敏感的面积测量方面存在局限性，但其无需任何垂直扫描单元，这使得该技术完全处于静态状态。
共聚焦显微镜
通过共聚焦显微镜获取的表面信息，是通过在物镜的焦深范围内逐帧采集共聚焦图像生成的。在某些情况下，这些物镜的数值孔径也具有优势。垂直分辨率取决于所选物镜。换言之，计量性能会随物镜的放大倍率/视场而变化。 数值孔径较高的物镜可以降低噪声，但由于其测量视野较小，在大多数情况下需要组合多个视野（拼接），这会耗费额外的时间。另一方面，低倍物镜虽然测量面积相对较大，但垂直分辨率较差，且斜率容限较低，这意味着局部陡峭的表面将难以测量。
焦距变化
焦距变化技术利用光学系统的浅景深从表面采集信息，通过调制白光照射该区域，并检测探针反射的光线。在探针与物镜之间的距离不断变化的过程中，系统持续采集数据。根据样品的地形特征，探针的不同部分会显示在数字传感器上。对于物体的每个位置，系统都会重新计算焦距。
焦距变化技术可提供彩色图像，但与共聚焦和白光干涉技术相比，其垂直分辨率受到限制。与共聚焦技术类似，焦距变化系统的垂直计量性能也取决于所选物镜。在某些情况下，还需要增强工件表面的纹理，以确保有足够的光线进行可靠的测量。
白光干涉测量法
尽管物镜的数值孔径有限，但白光干涉法仍能提供较高的垂直分辨率。此外，垂直分辨率与测量场（视场）无关。因此，即使是对更大的表面，也能以纳米级的垂直分辨率进行测量。与其他光学技术类似，横向分辨率由物镜的放大倍率决定。
总而言之，可以说每种技术都有其自身的局限性和优势。然而，在某些应用中，用户无法做出妥协，需要一些特殊的解决方案。正是在这种情况下，Polytec针对表面测量提出的模块化与多传感器理念才得以充分发挥其潜力。
多传感器应用
在许多应用中，需要通过测量距离、宽度、高度、形状、表面纹理、粗糙度、体积或膜厚等参数来表征表面。而关于大面积表面质量的信息（从微米和纳米计量学的角度而言），由于需要较大的测量范围（mm²至cm²），只能通过结合纳米级和微米级的测量来评估。
对于此类应用，具备多传感器功能的测量工具能提供更大的灵活性。特别是对于密封表面的表征，需要采用具备不同测量能力的方案。通常，这些应用既需要测量毫米量级大面积表面的形状偏差，又需要以纳米级分辨率评估粗糙度。如果形状偏差超出公差范围，就无法实现不同表面之间的必要接触。 即使表面光洁度完美，接触区域中的空隙仍会导致泄漏。如果形状偏差在公差范围内，接触表面的粗糙度便是实现所需密封性能的第二个重要因素。就表面计量而言，能够测量大面积形状偏差并表征长型材粗糙度的系统将是最佳解决方案。
白光干涉测量与色散共聚焦探针技术的结合
白光干涉仪的垂直分辨率与物镜放大倍率无关，因此即使是大面积表面也能在极短时间内完成分辨。而其他技术则需要使用高倍物镜。Polytec公司的TopMap Pro.Surf是一款专为大面积测量设计的白光干涉仪。 该设备可在30 x 40 x 70 mm³（X x Y x Z）的测量体积内（无需拼接）实现纳米级垂直分辨率，同时具备适当的横向分辨率。
对于需要高横向分辨率的应用，可采用与色散共焦探针集成在一起的多传感器方案。例如，在用白光干涉仪对整个表面的形状偏差进行表征后，可以使用色散共焦传感器进行额外测量，以评估粗糙度。 与测针测量类似，轮廓的位置、长度和形状均可由用户自行选择。作为Polytec表面计量产品系列的新成员，TopMap Pro.Surf+ 能够测量228毫米×221毫米的整个区域，适用于同时需要测量形状偏差和粗糙度的应用场景。
结论
随着制造技术的不断发展，无论是在实验室还是在生产车间，对表面进行更详细分析的需求日益迫切。要找到一种能够满足所有要求的单一、卓越的测量技术是不可能的。根据与表面的相互作用情况，无论是光学方法还是接触式方法，每种技术都有其自身的优缺点。因此，结合不同技术的新型多传感器方案是应对广泛表面计量应用的最佳解决方案。
